Альянс 3GPP предлагает для решения этих задач два основных пути — внедрение технологии HSPA+ и переход к LTE. Ожидается, что активное внедрение стандарта связи четвертого поколения LTE начнется в 2011–2012 годах и потребует серьезных изменений в сетях коммутации и радиодоступа. Революционная смена технологий потребует от участников рынка существенных финансовых вложений. В свою очередь, HSPA+ предполагает постепенную миграцию к возможностям четвертого поколения. Альянс 3GPP рекомендует внедрение этой технологии как компромиссный этап на пути к развертыванию сетей LTE, которые не обеспечивают обратной совместимости с абонентскими терминалами UMTS/HSPA. Эксперты отмечают, что HSPA+ можно будет использовать уже в 2009 году.
При разработке HSPA+ перед специалистами стояло несколько ключевых задач: следовало увеличить пиковую скорость передачи по радиоканалу, пропускную способность и емкость сетей радиодоступа, снизить задержки при передаче данных за счет минимальных изменений действующей сети. Внедрение HSPA+ позволяет довести пиковую скорость нисходящей линии до 42 Мбит/с, а восходящей — до 11 Мбит/с, что обеспечивает обслуживание каждой сотой до 190 абонентов в режиме голосовой связи. Кроме того, уменьшаются задержки при передаче данных, благодаря чему создается эффект «постоянного присутствия» в Сети, даже если абонент обращается к Internet с большими перерывами.
Внедрение технологии HSPA+ позволит сделать привлекательными для операторов и абонентов целый ряд новых услуг. Практическое удвоение емкости VoIP в сети HSPA+ даст операторам возможность применять гибкие тарифные планы, увеличивая доходы от передачи речи. Значительное снижение задержек в сети и времени переключения между сервисами обеспечит популяризацию интерактивных игр в режиме реального времени и приложений, основанных на мгновенных сообщениях. Наконец, благодаря увеличению пропускной способности радиосети можно будет предложить демократичные тарифы на услуги организации видеоконференций, потокового видео, обмена видеофайлами.
Несмотря на очевидные преимущества HSPA+, некоторые операторы (в первую очередь, американские) решили сразу сделать революционный скачок к технологии LTE. Среди них можно назвать компании Verizon и T-Mobile, эксплуатирующие сети стандарта CDMA. Они не располагают инфраструктурой UMTS/HSPA и будут переходить к LTE от CDMA, поэтому их выбор обоснован высокой стоимостью внедрения HSPA+, сопоставимой с ценой внедрения LTE. Однако для тех операторов, которые предоставляют услуги связи 3G или намереваются предложить их в ближайшее время, использование HSPA+ весьма перспективно.
Рассмотрев подробнее возможности HSPA+, мы поймем, почему эта технология пользуется столь высоким спросом. Для начала сопоставим параметры HSPA+ и LTE. Первая из них будет доступна для коммерческого применения уже в следующем году, вторая — не ранее 2011 года. Архитектура сети HSPA+ полностью соответствует HSPA, а для LTE потребуются серьезные изменения как на уровне радиодоступа, так и в сети коммутации. В отличие от LTE, технология HSPA+ обеспечивает обратную совместимость с терминалами 3G. По пиковой скорости передачи HSPA+ сопоставима с LTE при одинаковой полосе частот. Минимум до 2011 года HSPA+ сможет играть важную роль в отрасли мобильной связи. И даже после широкомасштабного внедрения так называемой «технологии 4G» она будет массово использоваться для поддержки терминалов UMTS/HSPA.
Сравнивая HSPA+ с WiMAX, можно увидеть, что при сопоставимых показателях пропускной способности и задержек первая имеет очевидное преимущество в покрытии, действуя в более низком диапазоне частот. Кроме того, немаловажным аргументом является зрелость HSPA+ и возможность применения различных абонентских терминалов.
Рассмотрим подробнее факторы, обеспечивающие высокие технические показатели HSPA+. Прежде всего, это модуляции высокого порядка: 64QAM по нисходящему каналу и 16QAM по восходящему. Использование технологии множественных лучей MIMO при организации нисходящего канала позволяет увеличить скорость передачи до двух раз. Улучшения L2, связанные с применением пакетов гибких размеров, дают возможность снизить задержки, увеличить емкость сети и улучшить качество связи.
Для успешного применения технологии MIMO требуются хорошее качество сигнала и особые условия его распространения. Например, при передаче сигнала между устройствами, расположенными в зоне прямой видимости, MIMO просто не может работать. Соответственно, эта технология обеспечивает для микросот несколько большие преимущества, чем для макросот.
Применение модуляции 16QAM в восходящем канале позволит увеличить пиковую скорость передачи от абонента до 11 Мбит/с. Средняя пропускная способность соты может вырасти на 20—30%. Скорость передачи данных по логическим каналам увеличивается с 32 Кбит/с до более чем 1 Мбит/с, а задержки снижаются более чем на 130 мс.
Важным инструментом увеличения емкости сети является CPC (Continuous Packet Connectivity). Эта технология включает в себя три функции: прерывистая передача по восходящему каналу, прерывистый прием по нисходящему каналу и снижение объема данных, передаваемых по каналу HS-SCCH. Эти функции помогают снизить уровень помех, создаваемых низко-скоростными абонентами, что обеспечивает одновременное предоставление услуг большему количеству таких клиентов.
Для операторов одной из наиболее привлекательных сторон HSPA+ является поддержка VoIP. Помимо значительного увеличения емкости радиосети эта технология позволит операторам создавать полностью интегрированные сети All-IP, в которых Internet-протокол будет поддерживаться во всей цепочке вызова, от одного абонентского терминала до другого. Это обеспечит унификацию сети, снижение затрат на ее развертывание и эксплуатацию, упростит и удешевит создание новых услуг. Для реализации VoIP over HSPA нужно обеспечить поддержку терминалами, модернизацию ПО подсистемы радиодоступа и использование IMS в ядре сети.
В широкополосных сетях радиодоступа, таких как HSPA и HSPA+, экономичные решения в области трансмиссии получают особо важное значение. Общим подходом, обещающим значительную экономию ресурсов трансмиссии, является реализация идеологии All-IP. В портфеле Huawei имеются решения Clock-over-IP и RoHC, обеспечивающие экономичное развертывание и эксплуатацию IP-транспортных сетей. За счет применения механизма IP MUX они снижают объем избыточной информации в заголовках IP и повышают эффективность передачи трафика на 40%, увеличивая показатели надежности транспортной сети в целом.
Уже в нынешнем году будет обеспечена поддержка технологии HSPA+ как оборудованием радиодоступа, так и абонентскими терминалами. Можно прогнозировать, что она окажется популярной у операторов сетей связи в ближайшем будущем.
Константин Коловский (kkolovskiy@huawei.com), заместитель директора департамента маркетинга Huawei Technologies
Таблица 1. Характеристики сети при разных алгоритмах модуляции
Таблица 2. Производительность сети при разных условиях распространения сигнала